一种降低氧化胁迫诱导植物花青素积累的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低氧化胁迫诱导植物花青素积累的方法，具体指利用外源脱落酸处理植物，通过改变植物的生理代谢，降低氧化胁迫诱导花青素的积累，该发明专利技术对于研究氧化胁迫诱导植物花青素积累的机制以及改变氧化胁迫条件下植物的叶片颜色，具有广泛的应用价值。

A method of reducing anthocyanin accumulation induced by oxidative stress

The invention discloses a method for reducing anthocyanin accumulation in plants induced by oxidative stress, which specifically refers to treating plants with exogenous abscisic acid and reducing anthocyanin accumulation induced by oxidative stress by changing plant physiological metabolism. The invention is useful for studying the mechanism of anthocyanin accumulation induced by oxidative stress and changing oxidative stress in plants. The leaf color of plants under forced conditions has wide application value.

【技术实现步骤摘要】
一种降低氧化胁迫诱导植物花青素积累的方法
本专利技术属于植物化学调控领域，具体涉及一种降低氧化胁迫诱导拟南芥花青素积累的方法，是利用植物激素脱落酸处理植物，通过改变植物的生理代谢，降低氧化胁迫诱导花青素的积累。
技术介绍
花青素是一类存在于植物液泡中的黄酮类水溶性物质，它在植物的器官中积累，可以使其呈现不同的颜色，如植物的叶片、花瓣和果实等器官的颜色。花青素的颜色随着植物细胞内酸碱度的不同而改变，一般情况下，在酸性环境条件下花青素呈现红色，而在碱性环境条件下呈现蓝色(Tanakaetal.,2008)。因此，通过调控植物体内花青素的积累水平可以使植物的器官呈现不同的颜色。花青素在植物体内的合成代谢比较复杂，大致可以分为3个阶段，苯丙氨酸是花青素合成的前体物质，在第1阶段，苯丙氨酸合成香豆酰辅酶A，在该过程中，苯丙氨酸解氨酶是限速酶；在第2阶段，由第1阶段生成的香豆酰辅酶A合成二氢黄酮醇，二氢黄酮醇在其他酶的作用下进一步合成各种类黄酮物质；在第3阶段，由第2阶段合成的各种类黄酮物质最终合成花青素(侯泽豪等,2017)。随着分子生物学的深入研究，科学家们发现许多花青素合成途径中的关键基因和转录因子调控植物体内花青素的合成，如查尔酮合酶基因(CHS)、查尔酮异构酶基因(CHI)、类黄酮3'羟化酶基因(F3'H)、二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)、花色素酶基因(LDOX)、花色素还原酶基因(ANR)和UDP-葡糖基转移酶基因(UF3GT)等(Pelletieretal.,1997)。近些年的研究表明，许多转录因子调控花青素的合成，如拟南芥的PAP1基因编码MYB家族的转录因子，在拟南芥中过表达该基因可以使转基因拟南芥花青素的含量显著增加，其叶片的颜色呈现紫色，说明PAP1是拟南芥花青素合成的正调控因子(Tengetal.,2005)。MYBL2是调控拟南芥花青素合成中重要的负调控转录因子，过表达该基因的转基因拟南芥植株花青素含量降低，而在mybl2突变体中，花青素的含量显著增加(Dubosetal.,2008；Matsuietal.,2008)。植物体花青素和积累水平除了受自身代谢和发育的调控，外界环境因素、糖类水平以及植物激素也会调控植物体内花青素的含量(Tengetal.,2005；Eryilmaz,2006；Loretietal.,2008；Nemie-Feyissaetal.,2014)。如植物处于逆境如强光、低温、盐害和营养胁迫等条件下，花青素的含量会显著增加(Eryilmaz,2006；Guoetal.,2008；Nemie-Feyissaetal.,2014)。提高糖类的水平如蔗糖和葡萄糖等代谢糖能够诱导植物体内花青素的合成(Tengetal.,2005)。植物激素如赤霉素和乙烯能够抑制花青素的合成，而细胞分裂素则可以促进植物花青素的合成(Loretietal.,2008；Jeongetal.,2010)。植物在遭受各种不良的环境条件会导致其发生氧化胁迫，氧化胁迫使植物细胞积累过量的活性氧，植物如果不能有效清除活性氧等物质，最终导致细胞的生物大分子降解、膜脂过氧化，使生物膜的透性增加，代谢紊乱，严重影响植物的正常发育(喻方圆等,2003)。脱落酸是一种重要的植物激素，在调控植物的生长发育和逆境适应性方面具有重要的作用(ZeevaartandCreelman,1988；WilkinsonandDavies,2002)。许多研究表明，在逆境胁迫下，利用外源脱落酸处理可以显著增强植物的抗逆性，增加植物在逆境生长条件下的存活率(Gongetal.,1998；JiangandZhang,2002；LarkindaleandKnight,2002；Huetal.,2006)。脱落酸一方面可以诱导抗氧化酶基因的表达增强植物的抗性；另一方面，也可以增强植物体内抗氧化酶的活性以及非酶抗氧化物质的含量减轻氧化胁迫伤害(许树成等,2008)。如外源脱落酸处理水稻幼苗，可以诱导超氧化物歧化酶等抗氧化保护酶基因表达以及提高酶的活性增强植物在逆境胁迫下的适应能力(Kaminakaetal.,1999)。氧化胁迫能够诱导植物花青素的积累，使植物叶片等器官的颜色发生改变，由绿色转变为紫红色，使植物的光合作用减弱，影响植物的正常生长发育。为了提高植物抵抗逆境胁迫的能力以及降低氧化胁迫诱导植物花青素的积累，本专利技术公开了一种利用外源脱落酸处理可以降低氧化胁迫诱导植物花青素积累的方法，该专利技术对于研究氧化胁迫诱导植物花青素积累的机制以及改变氧化胁迫下植物的叶片颜色，具有广泛的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对植物遭受氧化胁迫，花青素的含量增加，使植物的叶片由绿色转变为紫红色，提供一种降低氧化胁迫诱导植物花青素积累的方法，使植物叶片的颜色在氧化胁迫的条件下仍能保持绿色。本专利技术同时提供了降低氧化胁迫诱导植物花青素积累的具体方法，即利用甲基紫精或氟草敏模拟氧化胁迫条件处理拟南芥植株，发现利用甲基紫精或氟草敏处理拟南芥植株，其花青素的含量显著增加，但是如果利用外源脱落酸同时处理拟南芥植株，其花青素的含量显著降低。作为具体应用的实例，本专利技术提供了一种降低氧化胁迫诱导植物花青素积累方法的应用。具体操作过程如下：(1)将拟南芥的种子用1％的次氯酸钠消毒10分钟，然后无菌水冲洗10次；(2)配制10mM甲基紫精、10mM氟草敏和10mM脱落酸的母液，并用0.22μm的微孔滤膜过滤除菌。配制方法：称取25.72mg的甲基紫精，用蒸馏水溶解，定容10mL；称取30.36mg的氟草敏，用二甲基亚砜溶解，定容10mL；称取26.43mg的脱落酸，用二甲基亚砜溶解，定容10mL。(3)配制1/2MS培养基并高温高压灭菌，1/2MS培养基的配置方法请参考文献(王玉英,1983)，在1/2MS培养基分别加入终浓度为0.1mM的甲基紫精、同时加入终浓度为0.1mM的甲基紫精和0.25μM的脱落酸、终浓度为5μM的氟草敏、同时加入终浓度为5μM的氟草敏和0.25μM的脱落酸。然后将消毒后的拟南芥种子播种于加入各种成分的培养基，置于温度为22℃、光照强度为90μEm-2s-1、光周期为16h光照/8h黑暗的光照培养箱中培养。(4)将在含有各种不同成分的培养基萌发生长4天的拟南芥幼苗从1/2MS培养基取出，将其扫描并保存图片，然后将幼苗提取花青素并测定花青素的含量。花青素提取的步骤：将拟南芥幼苗用天平称取鲜重，记为W，然后浸于含有600μL的甲醇—盐酸的提取液中(体积比：99：1)，浸提24小时，然后分别加入300μL的氯仿和300μL的无菌水，震荡混匀于常温下离心，离心速度：12000rpm，离心时间：10分钟。离心后，抽取上清液，转于比色皿中，分别测定530nm和675nm波长下的吸光值，记为A530和A657，最后通过公式计算样品中花青素的含量，计算公式：(A530-0.25A657)/W。本专利技术的积极效果：本专利技术利用外源脱落酸处理，可以显著降低氧化胁迫诱导拟南芥花青素的积累，使植物的叶片在氧化胁迫条件下仍然保持绿色，进行正常的光合作用和生长发育。该专利技术对于研究氧化胁迫诱导植物花青素积累的机制以及改变氧化胁迫条件下植物叶片的颜色，具有广泛的应用价值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低氧化胁迫诱导植物花青素积累的方法，其特征在于，利用该方法可以显著降低氧化胁迫诱导拟南芥花青素的积累，该方法的具体应用，是指利用外源脱落酸处理植物，可以显著降低氧化胁迫诱导拟南芥花青素的积累水平。

【技术特征摘要】
1.一种降低氧化胁迫诱导植物花青素积累的方法，其特征在于，利用该方法可以显著降低氧化胁迫诱导拟南芥花青...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栋，吴美佳，吕晓琳，马利霞，李卫春，程建峰，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：江西,36